第一章緒論1

1、參考書：參考書：光纖通信原理光纖通信原理，鄧大鵬，郵電出版社，鄧大鵬，郵電出版社 光纖通信光纖通信，顧畹儀，人民郵電出版社，顧畹儀，人民郵電出版社 課程的意義：課程的意義： 光纖通信具有傳輸頻帶寬，通信容量大，中繼距光纖通信具有傳輸頻帶寬，通信容量大，中繼距離長，不怕電磁干擾等優(yōu)點。寬帶光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)離長，不怕電磁干擾等優(yōu)點。寬帶光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是當(dāng)今信息公路的關(guān)鍵技術(shù)之一。是當(dāng)今信息公路的關(guān)鍵技術(shù)之一。 本課程的目的：本課程的目的： 掌握光纖通信的基本概念，基本理論和基本技術(shù)，掌握光纖通信的基本概念，基本理論和基本技術(shù)，了解光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀，更好地適應(yīng)社會需要；了解光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀，更好地適應(yīng)

2、社會需要； 對光纖光纜和光器件的基本概念，數(shù)字光端機和對光纖光纜和光器件的基本概念，數(shù)字光端機和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中的一些內(nèi)容要重點掌握；數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中的一些內(nèi)容要重點掌握； 對光纖傳輸理論、傳輸特性及測量技術(shù)，光纜制對光纖傳輸理論、傳輸特性及測量技術(shù)，光纜制作與施工，光器件的原理作基本掌握；了解光纖作與施工，光器件的原理作基本掌握；了解光纖通信的新技術(shù)。通信的新技術(shù)。 隨著人類社會的進步與發(fā)隨著人類社會的進步與發(fā)展，以及人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)展，以及人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)與文化需求，通信向大容量，與文化需求，通信向大容量，長距離的方向發(fā)展是必然的趨長距離的方向發(fā)展是必然的趨勢，而且隨著勢，而且隨著

3、InternetInternet的迅速的迅速普及以及寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)普及以及寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)(B-ISDN)的快速發(fā)展，人們對的快速發(fā)展，人們對信息的需求更是呈現(xiàn)出爆炸性信息的需求更是呈現(xiàn)出爆炸性的增長，幾乎是每半年翻一番。的增長，幾乎是每半年翻一番。 在這樣的背景下，信息高速公在這樣的背景下，信息高速公路建設(shè)已成為世界性熱潮。而路建設(shè)已成為世界性熱潮。而作為信息高速公路的核心和支作為信息高速公路的核心和支柱的光纖通信技術(shù)更是成為重柱的光纖通信技術(shù)更是成為重中之重。目前，很多國家和地中之重。目前，很多國家和地區(qū)不遺余力地斥巨資發(fā)展光纖區(qū)不遺余力地斥巨資發(fā)展光纖通信技術(shù)及其產(chǎn)

4、業(yè)，光纖通信通信技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，光纖通信事業(yè)得到了空前發(fā)展。事業(yè)得到了空前發(fā)展。下一頁下一頁返回返回 1.1.1光通信光通信的定義的定義 自古以來，人類對大自然，尤其是光有特殊的敏感，自古以來，人類對大自然，尤其是光有特殊的敏感，光更是成為人類早期的信息傳遞渠道之一，如古代的烽光更是成為人類早期的信息傳遞渠道之一，如古代的烽火臺，就是一種原始的信息傳遞工具，這種創(chuàng)造其實是火臺，就是一種原始的信息傳遞工具，這種創(chuàng)造其實是一種自然的直覺。一種自然的直覺。 所謂光通信就是利用光波來傳遞信息，實現(xiàn)通信的方所謂光通信就是利用光波來傳遞信息，實現(xiàn)通信的方式。今天我們認為光通信是指容量大、傳輸距離遠的光式。今

5、天我們認為光通信是指容量大、傳輸距離遠的光傳遞方式，象指揮交通的紅綠燈就是一種最普遍、也是傳遞方式，象指揮交通的紅綠燈就是一種最普遍、也是最普通的光通信。很顯然光通信是利用光在空氣中能夠最普通的光通信。很顯然光通信是利用光在空氣中能夠直線傳播的特點，進行大氣傳輸?shù)?，它不需任何線路，直線傳播的特點，進行大氣傳輸?shù)模恍枞魏尉€路，而且簡單、經(jīng)濟。而且簡單、經(jīng)濟。上一頁上一頁返回返回下一頁下一頁 1.1.21.1.2存在的問題存在的問題 (1) (1) 光通信在大氣中進行時，對天氣情況十分敏感。如大光通信在大氣中進行時，對天氣情況十分敏感。如大霧時，通信幾乎無法進行。霧時，通信幾乎無法進行。 (2

6、) (2) 大氣的特性決定了它的密度或折射率不均勻，以及大大氣的特性決定了它的密度或折射率不均勻，以及大氣湍流的影響，使光線發(fā)生漂移和抖動，致使通信的信噪氣湍流的影響，使光線發(fā)生漂移和抖動，致使通信的信噪比變劣、衰減增大、傳輸不穩(wěn)定、傳輸距離也變短。比變劣、衰減增大、傳輸不穩(wěn)定、傳輸距離也變短。 (3) (3) 要求大氣傳輸設(shè)備設(shè)在高處，收發(fā)兩地直線可見。這要求大氣傳輸設(shè)備設(shè)在高處，收發(fā)兩地直線可見。這種要求必然使光通信的應(yīng)用范圍受到限制。種要求必然使光通信的應(yīng)用范圍受到限制。 由于沒有找到穩(wěn)定可靠和低損耗的傳輸介質(zhì)，對光通信的由于沒有找到穩(wěn)定可靠和低損耗的傳輸介質(zhì)，對光通信的研究曾一度走入低

7、潮研究曾一度走入低潮。 與光通信相比，電通信的成熟運用要早的多。從二十世紀與光通信相比，電通信的成熟運用要早的多。從二十世紀3030年代開始，無線電載波通信獲得迅速的發(fā)展，如電纜通年代開始，無線電載波通信獲得迅速的發(fā)展，如電纜通信微波中繼、直至后來的衛(wèi)星通信等，電通信系統(tǒng)遍及信微波中繼、直至后來的衛(wèi)星通信等，電通信系統(tǒng)遍及世界的各個角落。其頻域涉及低頻到高頻的幾乎所有頻段，世界的各個角落。其頻域涉及低頻到高頻的幾乎所有頻段，由于復(fù)用技術(shù)的發(fā)展，電通信的容量得到了盡可能的利用。由于復(fù)用技術(shù)的發(fā)展，電通信的容量得到了盡可能的利用。上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回1.1.3發(fā)展情況發(fā)展情況 1960

8、 1960 年梅曼（年梅曼（T.H.MaimanT.H.Maiman）發(fā)明了紅寶石激光）發(fā)明了紅寶石激光器，產(chǎn)生了單色相干光，使高速的光調(diào)制成為可器，產(chǎn)生了單色相干光，使高速的光調(diào)制成為可能。他的發(fā)明，重新點燃了人們利用光進行通信能。他的發(fā)明，重新點燃了人們利用光進行通信的希望。美國林肯實驗室率先利用氦氖激光器通的希望。美國林肯實驗室率先利用氦氖激光器通過大氣傳輸了一路彩色電視。隨后，越來越多的過大氣傳輸了一路彩色電視。隨后，越來越多的研究者投入到光通信的試驗中。研究者投入到光通信的試驗中。 直至直至19661966年，英藉華人科學(xué)家高錕博士年，英藉華人科學(xué)家高錕博士（C.K.KaoC.K.K

9、ao）在）在PIEE PIEE 雜志上發(fā)表了一篇十分著名雜志上發(fā)表了一篇十分著名的文章的文章用于光頻的光纖表面波導(dǎo)用于光頻的光纖表面波導(dǎo)，闡述了利闡述了利用玻璃制作通信光導(dǎo)纖維（即光纖）的可行性，用玻璃制作通信光導(dǎo)纖維（即光纖）的可行性，即使用光纖這種玻璃絲引導(dǎo)光波轉(zhuǎn)彎，實現(xiàn)通信。即使用光纖這種玻璃絲引導(dǎo)光波轉(zhuǎn)彎，實現(xiàn)通信。奠定了現(xiàn)代光通信奠定了現(xiàn)代光通信光纖通信的理論基礎(chǔ)。光纖通信的理論基礎(chǔ)。返回返回上一頁上一頁上圖為光纖通信發(fā)明家高錕上圖為光纖通信發(fā)明家高錕(左左) 1998年在英國接受年在英國接受IEE授予的獎?wù)率谟璧莫務(wù)?1970年，光纖研制取得了重大突破年，光纖研制取得了重大突破 1

10、970年，美國康寧年，美國康寧(Corning)公司研制成功損公司研制成功損耗耗20dB/km的石英光纖。把光纖通信的研究開的石英光纖。把光纖通信的研究開發(fā)推向一個新階段。發(fā)推向一個新階段。 1972年，康寧公司高純石英多模光纖損耗降低年，康寧公司高純石英多模光纖損耗降低到到4 dB/km。 1973 年，美國貝爾年，美國貝爾(Bell)實驗室的光纖損耗降實驗室的光纖損耗降低到低到2.5dB/km。1974 年降低到年降低到1.1dB/km。 1976 年，日本電報電話年，日本電報電話(NTT)公司將光纖損耗公司將光纖損耗降低到降低到0.47 dB/km(波長波長1.2m)。 在以后的在以后的

11、 10 年中，波長為年中，波長為1.55 m的光纖損的光纖損耗：耗：1979 年是年是0.20 dB/km，1984年是年是0.157 dB/km，1986 年是年是0.154 dB/km， 接近接近了光纖最低損耗的理論極限了光纖最低損耗的理論極限。 1970 年，光纖通信用光源取得了實質(zhì)性的進展年，光纖通信用光源取得了實質(zhì)性的進展 1970年，美國貝爾實驗室、年，美國貝爾實驗室、日本電氣公司日本電氣公司(NEC)和前蘇和前蘇聯(lián)先后，研制成功室溫下連續(xù)振蕩的鎵鋁砷聯(lián)先后，研制成功室溫下連續(xù)振蕩的鎵鋁砷(GaAlAs)雙雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器(短波長短波長)。雖然壽命只有幾個小時

12、，。雖然壽命只有幾個小時，但它但它為半導(dǎo)體激光器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。為半導(dǎo)體激光器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 1973 年，半導(dǎo)體激光器壽命達到年，半導(dǎo)體激光器壽命達到7000小時。小時。 1976年，日本電報電話公司研制成功發(fā)射波長為年，日本電報電話公司研制成功發(fā)射波長為1.3 m的銦鎵砷磷的銦鎵砷磷(InGaAsP)激光器。激光器。 1977 年，貝爾實驗室研制的半導(dǎo)體激光器壽命達到年，貝爾實驗室研制的半導(dǎo)體激光器壽命達到10萬小時。萬小時。 1979年美國電報電話年美國電報電話(AT&T)公司和日本電報電話公司公司和日本電報電話公司研制成功發(fā)射波長為研制成功發(fā)射波長為1.55 m的連續(xù)振蕩

13、半導(dǎo)體激光器。的連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器。由于光纖和半導(dǎo)體激光器的技術(shù)進步，使由于光纖和半導(dǎo)體激光器的技術(shù)進步，使 1970 年年成為光纖通信發(fā)展的一個重要里程碑成為光纖通信發(fā)展的一個重要里程碑光纖通信是以光纖通信是以光纖光纖為傳輸媒質(zhì)為傳輸媒質(zhì),以以光信號光信號為信息為信息載體的通信方式載體的通信方式. 實用光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展實用光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展 1976 年，美國在亞特蘭大年，美國在亞特蘭大(Atlanta)進行了世進行了世界上第一個實用光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗。界上第一個實用光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗。 1980 年，美國標(biāo)準化年，美國標(biāo)準化FT - 3光纖通信系統(tǒng)投入光纖通信系統(tǒng)投入商業(yè)應(yīng)用。

14、商業(yè)應(yīng)用。 1976 年和年和 1978 年，日本先后進行了速率為年，日本先后進行了速率為34 Mb/s的突變型多模光纖通信系統(tǒng)，的突變型多模光纖通信系統(tǒng)， 以及速以及速率為率為100 Mb/s的漸變型多模光纖通信系統(tǒng)的試的漸變型多模光纖通信系統(tǒng)的試驗。驗。 1983年敷設(shè)了縱貫日本南北的光纜長途干線。年敷設(shè)了縱貫日本南北的光纜長途干線。 隨后，由美、日、隨后，由美、日、 英、法發(fā)起的第一條橫跨大西英、法發(fā)起的第一條橫跨大西洋洋 TAT-8海底光纜通信系統(tǒng)于海底光纜通信系統(tǒng)于1988年建成。年建成。 第一條橫跨太平洋第一條橫跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底光纜通海底光纜通信系統(tǒng)于信系統(tǒng)于

15、1989年建成。從此，海底光纜通信系年建成。從此，海底光纜通信系統(tǒng)的建設(shè)得到了全面展開，促進了全球通信網(wǎng)的統(tǒng)的建設(shè)得到了全面展開，促進了全球通信網(wǎng)的發(fā)展。發(fā)展。 綜上所述，光纖通信的發(fā)展可以粗略地分為三綜上所述，光纖通信的發(fā)展可以粗略地分為三個階段：個階段： 第一階段第一階段(19661976年年)，這是從基礎(chǔ)研，這是從基礎(chǔ)研究到商業(yè)應(yīng)用的開發(fā)時期。究到商業(yè)應(yīng)用的開發(fā)時期。 第二階段第二階段(19761986年年)，這是以提高傳，這是以提高傳輸速率和增加傳輸距離為研究目標(biāo)和大力推廣輸速率和增加傳輸距離為研究目標(biāo)和大力推廣應(yīng)用的大發(fā)展時期。應(yīng)用的大發(fā)展時期。 第三階段第三階段(19861996年

16、年)，這是以超大容，這是以超大容量超長距離為目標(biāo)、全面深入開展新技術(shù)研究量超長距離為目標(biāo)、全面深入開展新技術(shù)研究的時期。的時期。 今后光孤子通信，超長波長通信，相干光通信今后光孤子通信，超長波長通信，相干光通信1.1 光纖通信的發(fā)展光纖通信的發(fā)展 1.1.4 國內(nèi)外光纖通信發(fā)展的現(xiàn)狀國內(nèi)外光纖通信發(fā)展的現(xiàn)狀 1976年美國在亞特蘭大進行的現(xiàn)場試驗，標(biāo)志著年美國在亞特蘭大進行的現(xiàn)場試驗，標(biāo)志著光纖通信從基礎(chǔ)研究發(fā)展到了商業(yè)應(yīng)用的新階段。光纖通信從基礎(chǔ)研究發(fā)展到了商業(yè)應(yīng)用的新階段。 此后，光纖通信技術(shù)不斷創(chuàng)新：光纖從多模發(fā)展此后，光纖通信技術(shù)不斷創(chuàng)新：光纖從多模發(fā)展到單模，工作波長從到單模，工作波

17、長從0.85 m發(fā)展到發(fā)展到1.31 m和和1.55 m(短波長向長波長），傳輸速率從幾短波長向長波長），傳輸速率從幾十十Mb/s發(fā)展到幾十發(fā)展到幾十Gb/s。 隨著技術(shù)的進步和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)的形成，光纖價格隨著技術(shù)的進步和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)的形成，光纖價格不斷下降，應(yīng)用范圍不斷擴大。不斷下降，應(yīng)用范圍不斷擴大。 目前光纖已成為信息寬帶傳輸?shù)闹饕劫|(zhì)，光纖目前光纖已成為信息寬帶傳輸?shù)闹饕劫|(zhì)，光纖通信系統(tǒng)將成為未來國家信息基礎(chǔ)設(shè)施的支柱。通信系統(tǒng)將成為未來國家信息基礎(chǔ)設(shè)施的支柱。 在許多發(fā)達國家，生產(chǎn)光纖通信產(chǎn)品的行業(yè)已在在許多發(fā)達國家，生產(chǎn)光纖通信產(chǎn)品的行業(yè)已在國民經(jīng)濟中占重要地位。國民經(jīng)濟中占重要地位

18、。光纖通信整體發(fā)展時間表光纖通信整體發(fā)展時間表 1.2 光纖通信的優(yōu)點和應(yīng)用光纖通信的優(yōu)點和應(yīng)用 1.2.1 光通信與電通信光通信與電通信 通信系統(tǒng)的傳輸容量取決于對載波調(diào)制的頻帶寬度，載波頻通信系統(tǒng)的傳輸容量取決于對載波調(diào)制的頻帶寬度，載波頻率越高，頻帶寬度越寬。率越高，頻帶寬度越寬。 光通信的主要特點：載波頻率高；頻帶寬度寬光通信的主要特點：載波頻率高；頻帶寬度寬（如圖（如圖1.1 ）光通信利用的傳輸媒質(zhì)光通信利用的傳輸媒質(zhì)光纖，可以在寬波長范圍內(nèi)獲得很光纖，可以在寬波長范圍內(nèi)獲得很小的損耗。小的損耗。 （如圖（如圖 1.2 ） 光在電磁波譜中的位置光在電磁波譜中的位置 1.2.2 光纖通

19、信的優(yōu)點光纖通信的優(yōu)點 容許頻帶很寬，傳輸容量很大容許頻帶很寬，傳輸容量很大 損耗很小，中繼距離很長且誤碼率很小損耗很小，中繼距離很長且誤碼率很小 重量輕、重量輕、 體積小體積小 抗電磁干擾性能好抗電磁干擾性能好 泄漏小，泄漏小， 保密性能好保密性能好 節(jié)約金屬材料，節(jié)約金屬材料， 有利于資源合理使用有利于資源合理使用 1.2.3 光纖通信的應(yīng)用光纖通信的應(yīng)用 光纖可以傳輸數(shù)字信號，也可以傳輸模擬信號。光纖可以傳輸數(shù)字信號，也可以傳輸模擬信號。光纖在通信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)與計算機網(wǎng)，以及在光纖在通信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)與計算機網(wǎng)，以及在其它數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，其它數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中， 都得到了廣泛應(yīng)用。光纖都得

20、到了廣泛應(yīng)用。光纖寬帶干線傳送網(wǎng)和接入網(wǎng)發(fā)展迅速，寬帶干線傳送網(wǎng)和接入網(wǎng)發(fā)展迅速， 是當(dāng)前研究是當(dāng)前研究開發(fā)應(yīng)用的主要目標(biāo)。開發(fā)應(yīng)用的主要目標(biāo)。 光纖通信的各種應(yīng)用可概括如下：光纖通信的各種應(yīng)用可概括如下： 通信網(wǎng)通信網(wǎng) 構(gòu)成因特網(wǎng)的計算機局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)構(gòu)成因特網(wǎng)的計算機局域網(wǎng)和廣域網(wǎng) 有線電視網(wǎng)的干線和分配網(wǎng)有線電視網(wǎng)的干線和分配網(wǎng) 綜合業(yè)務(wù)光纖接入網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)光纖接入網(wǎng)典型應(yīng)用之一：寬帶綜合業(yè)務(wù)光纖接入系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)典型應(yīng)用之一：寬帶綜合業(yè)務(wù)光纖接入系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)典型應(yīng)用之二：作為校園網(wǎng)的骨干傳輸網(wǎng)典型應(yīng)用之二：作為校園網(wǎng)的骨干傳輸網(wǎng)1.3 光纖通信系統(tǒng)的基本組成光纖通信系統(tǒng)的基本組成 1.3.

21、1 發(fā)射和接收發(fā)射和接收 下圖示出單向傳輸?shù)墓饫w通信系統(tǒng)，包括發(fā)射、接收和作下圖示出單向傳輸?shù)墓饫w通信系統(tǒng)，包括發(fā)射、接收和作為廣義信道的基本光纖傳輸（基本光纖通信）系統(tǒng)。為廣義信道的基本光纖傳輸（基本光纖通信）系統(tǒng)。 1.3.2 基本光纖傳輸系統(tǒng)基本光纖傳輸系統(tǒng) 基本光纖傳輸系統(tǒng)的三個組成部分基本光纖傳輸系統(tǒng)的三個組成部分 1、光發(fā)送機、光發(fā)送機 組成框圖：組成框圖： 組成組成- 半導(dǎo)體光源半導(dǎo)體光源(核心核心)、驅(qū)動器和調(diào)制器。、驅(qū)動器和調(diào)制器。功能功能- 將待發(fā)送的電信號進行電將待發(fā)送的電信號進行電/光轉(zhuǎn)換光轉(zhuǎn)換,并將轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換出的光信號最大限度的注入光纖中進行傳輸。出的光信號最大限度

22、的注入光纖中進行傳輸。光源光譜特性：光源光譜特性：輸出光功率足夠大，調(diào)制頻率足夠高，譜線寬度輸出光功率足夠大，調(diào)制頻率足夠高，譜線寬度和光束發(fā)散角盡可能小，輸出功率和波長穩(wěn)定，和光束發(fā)散角盡可能小，輸出功率和波長穩(wěn)定， 器件壽命長器件壽命長 電信號對光的調(diào)制的實現(xiàn)方式電信號對光的調(diào)制的實現(xiàn)方式直接調(diào)制直接調(diào)制用電信號直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管的驅(qū)動電流，使輸出光隨用電信號直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管的驅(qū)動電流，使輸出光隨電信號變化而實現(xiàn)的。電信號變化而實現(xiàn)的。這種方案技術(shù)簡單，成本較低，容易實現(xiàn)，但調(diào)制速率受激光器的頻率這種方案技術(shù)簡單，成本較低，容易實現(xiàn)，但調(diào)制速率受激光器的頻率特

23、性所限制。特性所限制。外調(diào)制（間接調(diào)制）外調(diào)制（間接調(diào)制）把激光的產(chǎn)生和調(diào)制分開，用獨立的調(diào)制器調(diào)制激光器的輸出光而實現(xiàn)把激光的產(chǎn)生和調(diào)制分開，用獨立的調(diào)制器調(diào)制激光器的輸出光而實現(xiàn)外調(diào)制的優(yōu)點是調(diào)制速率高，缺點是技術(shù)復(fù)雜，成本較高，因此只有在外調(diào)制的優(yōu)點是調(diào)制速率高，缺點是技術(shù)復(fù)雜，成本較高，因此只有在大容量的波分復(fù)用和相干光通信系統(tǒng)中使用。大容量的波分復(fù)用和相干光通信系統(tǒng)中使用。 2. 光纖線路光纖線路功能：功能：是把來自光發(fā)射機的光信號，以盡可能小的畸變是把來自光發(fā)射機的光信號，以盡可能小的畸變(失真失真)和衰減傳輸和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C到光接收機組成：組成：光纖、光纜線路盒、光纜終端盒、

24、中繼器、光纖連接器和光纖接頭光纖、光纜線路盒、光纜終端盒、中繼器、光纖連接器和光纖接頭低損耗低損耗 “窗口窗口”：普通石英光纖在近紅外波段，除雜質(zhì)吸收峰外，其損耗普通石英光纖在近紅外波段，除雜質(zhì)吸收峰外，其損耗隨波長的增加而減小，在隨波長的增加而減小，在0.85 m、1.31 m和和1.55 m有三個損耗很有三個損耗很小的波長小的波長“窗口窗口”，見下圖。，見下圖。光源光源激光器的發(fā)射波長和激光器的發(fā)射波長和光檢測器光檢測器光電二極管的波長響應(yīng)，都要和光纖這三個波長窗光電二極管的波長響應(yīng)，都要和光纖這三個波長窗口相一致?？谙嘁恢?。目前在實驗室條件下，目前在實驗室條件下，1.55 m的損耗已達到

25、的損耗已達到0.154 dB/km， 接近石英光纖損耗的理論接近石英光纖損耗的理論極限。極限。光纜線路盒光纜線路盒光纖連接器光纖連接器光纜終端盒光纜終端盒光纖光纜光纖光纜 3、光接收機、光接收機 功能：功能：是把從光纖線路輸出、產(chǎn)生畸變和衰減的微弱光信號是把從光纖線路輸出、產(chǎn)生畸變和衰減的微弱光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并經(jīng)放大和處理后恢復(fù)成發(fā)射前的電信號轉(zhuǎn)換為電信號，并經(jīng)放大和處理后恢復(fù)成發(fā)射前的電信號 組成部分：組成部分：耦合器，光電檢測器，解調(diào)器，放大器及相關(guān)電耦合器，光電檢測器，解調(diào)器，放大器及相關(guān)電路路 組成框圖：組成框圖： 特性參數(shù)：特性參數(shù)：接收機靈敏度，定為接收機靈敏度，定為BER10

26、-9條件下，所要求的最條件下，所要求的最小平均接收光功率。小平均接收光功率。檢測方式：檢測方式：直接檢測和外差檢測直接檢測和外差檢測 1.3.3 數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)用參數(shù)取值離散的信號用參數(shù)取值離散的信號(如脈沖如脈沖的有和無、電平的高和低等的有和無、電平的高和低等)代表信息，強調(diào)代表信息，強調(diào)的是信號和信息之間的一一對應(yīng)關(guān)系；的是信號和信息之間的一一對應(yīng)關(guān)系； 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)則用參數(shù)取值連續(xù)的信號代表則用參數(shù)取值連續(xù)的信號代表信息，強調(diào)的是變換過程中信號和信息之間信息，強調(diào)的是變換過程中信號和信息之間的線性關(guān)系。的線性關(guān)系

27、。 這種基本特征決定著兩種通信方式的優(yōu)缺點這種基本特征決定著兩種通信方式的優(yōu)缺點和不同時期的發(fā)展趨勢。和不同時期的發(fā)展趨勢。 數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點如下：數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點如下： 抗干擾能力強，傳輸質(zhì)量好?？垢蓴_能力強，傳輸質(zhì)量好。 可以用再生中繼，傳輸距離長?？梢杂迷偕欣^，傳輸距離長。 適用各種業(yè)務(wù)的傳輸，靈活性大。適用各種業(yè)務(wù)的傳輸，靈活性大。 容易實現(xiàn)高強度的保密通信。容易實現(xiàn)高強度的保密通信。 數(shù)字通信系統(tǒng)大量采用數(shù)字電路，易于集數(shù)字通信系統(tǒng)大量采用數(shù)字電路，易于集成，從而實現(xiàn)小型化、微型化，增強設(shè)備可靠成，從而實現(xiàn)小型化、微型化，增強設(shè)備可靠性，有利于降低成本。性，有利于降低成本。 模

28、擬通信系統(tǒng)的優(yōu)點：模擬通信系統(tǒng)的優(yōu)點： 占用帶寬較窄外，電路簡單易于實現(xiàn)、價格便占用帶寬較窄外，電路簡單易于實現(xiàn)、價格便宜等。宜等。 1.1.光纖通信在我國的應(yīng)用光纖通信在我國的應(yīng)用 2.2.光纖通信的發(fā)展趨勢光纖通信的發(fā)展趨勢 （1 1）向超長距離傳輸發(fā)展）向超長距離傳輸發(fā)展 無中繼傳輸是骨干傳輸網(wǎng)的期望，目前已能夠?qū)崿F(xiàn)無中繼傳輸是骨干傳輸網(wǎng)的期望，目前已能夠?qū)崿F(xiàn)200020005000km5000km的無電中繼傳輸。的無電中繼傳輸。 （2 2）向超高速系統(tǒng)發(fā)展）向超高速系統(tǒng)發(fā)展 高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟效益大致按指數(shù)規(guī)律增長，高速高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟效益大致按指數(shù)規(guī)律增長，高速系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅增加了

29、業(yè)務(wù)傳輸容量，而且也為各種系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅增加了業(yè)務(wù)傳輸容量，而且也為各種各樣的新業(yè)務(wù)，特別是寬帶業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)提供了各樣的新業(yè)務(wù)，特別是寬帶業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)提供了可靠的保證。可靠的保證。 （3 3）向超大容量波分復(fù)用（）向超大容量波分復(fù)用（WDMWDM）系統(tǒng)發(fā)展）系統(tǒng)發(fā)展 如果將多個發(fā)送波長、適當(dāng)錯開的光源信號同時在光如果將多個發(fā)送波長、適當(dāng)錯開的光源信號同時在光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復(fù)用（是波分復(fù)用（WDMWDM）的基本思路。）的基本思路。返回返回光纖對所傳信號碼型的要求光纖對所傳信號碼型的要求 1、能限制信號帶寬

30、，減小功率譜中的高低頻能限制信號帶寬，減小功率譜中的高低頻率分量，可以減小基線漂移，提高輸出功率穩(wěn)率分量，可以減小基線漂移，提高輸出功率穩(wěn)定性和減小碼間干擾，提高光接收機靈敏度。定性和減小碼間干擾，提高光接收機靈敏度。 2、能給光接收機提供足夠的定時信息。所以能給光接收機提供足夠的定時信息。所以要盡可能減少連要盡可能減少連“0”連連“1”，否則造成同步信，否則造成同步信息丟失。息丟失。 3 3、能提供一定的冗余碼，用于平衡碼流，誤、能提供一定的冗余碼，用于平衡碼流，誤碼監(jiān)測，公務(wù)通信等，但冗余碼不能太多，以碼監(jiān)測，公務(wù)通信等，但冗余碼不能太多，以免占用帶寬。免占用帶寬。 加擾二進制碼加擾二進制

31、碼 利用擾碼器對數(shù)字信號碼流擾碼，打亂原利用擾碼器對數(shù)字信號碼流擾碼，打亂原來排列順序，形成新碼流來排列順序，形成新碼流 優(yōu)點：優(yōu)點：實現(xiàn)簡單，有效抑制長實現(xiàn)簡單，有效抑制長“0”長長“1”的出現(xiàn)，平衡碼流的出現(xiàn)，平衡碼流 缺點：缺點：碼率不增加，無冗余碼，不能進行碼率不增加，無冗余碼，不能進行在線誤碼檢測在線誤碼檢測SDH常用光纖線路碼型常用光纖線路碼型PDH常用光纖線路碼型常用光纖線路碼型分組變換碼（分組變換碼（mBnBmBnB碼）碼）插入碼（插入碼（mB1XmB1X碼）碼）CMI碼和碼和DMI碼碼分組變換分組變換碼（碼（mBnBmBnB碼）碼） 把輸入的二進制原始碼流按把輸入的二進制原始

32、碼流按m m比特為一組進行分組，比特為一組進行分組，然后把每個分組變換成一個然后把每個分組變換成一個n n比特的二進制碼，并比特的二進制碼，并在同樣大小的時隙內(nèi)輸出。在同樣大小的時隙內(nèi)輸出。 特點：特點： 1 1）碼流中碼流中“1”“0”1”“0”碼概率相等，連碼概率相等，連“1”“0”1”“0”的數(shù)目減少，定時信息豐富。的數(shù)目減少，定時信息豐富。 2 2）高低頻分量少，基線漂移小。高低頻分量少，基線漂移小。 3 3）碼流中引入一定冗余度，便于在線誤碼監(jiān)測。）碼流中引入一定冗余度，便于在線誤碼監(jiān)測。 插入插入碼（碼（mB1XmB1X碼）碼） 把輸入的二進制原始碼流按把輸入的二進制原始碼流按m

33、m比特為一組進行比特為一組進行分組，然后在每個分組末按一定規(guī)律插入一個分組，然后在每個分組末按一定規(guī)律插入一個碼，組成（碼，組成（m+1m+1）位為一組的線路碼流。可分）位為一組的線路碼流。可分為為mB1PmB1P碼、碼、mB1CmB1C碼、碼、mB1HmB1H碼。碼。 優(yōu)點：碼速提高不大，誤碼增值小；可實現(xiàn)在優(yōu)點：碼速提高不大，誤碼增值??；可實現(xiàn)在線誤碼監(jiān)測、區(qū)間通信和輔助信息傳送。線誤碼監(jiān)測、區(qū)間通信和輔助信息傳送。 缺點：碼流的頻譜特性不如缺點：碼流的頻譜特性不如mBnBmBnB碼，但在擾碼碼，但在擾碼后在進行后在進行mB1XmB1X碼變換，就可以滿足通信系統(tǒng)的碼變換，就可以滿足通信系統(tǒng)

34、的要求。要求。1、mB1C碼mB碼碼：100110001101 mB1C碼：碼：C碼優(yōu)點：可以減少連續(xù)的碼優(yōu)點：可以減少連續(xù)的“0”或或“1”的個數(shù)，可以的個數(shù)，可以在線誤碼監(jiān)測在線誤碼監(jiān)測2、 mB1P碼m碼：碼：100000001110mBP1碼：碼：缺點：連續(xù)的缺點：連續(xù)的“1”和和“0”個數(shù)較多，并個數(shù)較多，并只能監(jiān)測出一個誤碼只能監(jiān)測出一個誤碼3、mB1H碼：碼：H碼可以分三類：一類碼可以分三類：一類C碼用于在線碼用于在線誤碼監(jiān)測，一類誤碼監(jiān)測，一類L碼用于區(qū)間通信，碼用于區(qū)間通信，一類一類G碼，用于幀同步、公務(wù)、數(shù)碼，用于幀同步、公務(wù)、數(shù)據(jù)、監(jiān)測等信息的傳輸。據(jù)、監(jiān)測等信息的傳輸。mB1H碼：適合于高碼率系統(tǒng)碼：適合于高碼率系統(tǒng)4B4B4B4B4B4B4B4B4B4B4B4BC CC CH HH HC CH HH H 其中，其中，H = FH = F1 1 S S1 1 S S2 2 S S3 3 F F2 2 S S4 4 S S5 5 S S6 6 F F1 1 S S7 7 S S8 8 S S9 9 F F2 2 S S10 10 S S11 11 S S1212 F F1